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A novel measurement of marginal Alfvén eigenmode stability during high power auxiliary heating in JET

R.A. Tinguely, N. Fil, P.G. Puglia, S. Dowson, M. Porkolab, V. Guillemot, M. Podestà, M. Baruzzo, R. Dumont, A. Fasoli2022年被引用 4Nuclear FusionIF 3出版社

The interaction of Alfvén eigenmodes (AEs) and energetic particles is one of many important factors determining the success of future tokamaks. In JET, eight in-vessel antennas were installed to actively probe stable AEs with frequencies ranging 25–250 kHz and toroidal mode numbers |n| < 20. During the 2019–2020 deuterium campaign, almost 7500 resonances and their frequencies f0, net damping rates γ < 0, and toroidal mode numbers were measured in almost 800 plasma discharges. From a statistical analysis of this database, continuum and radiative damping are inferred to increase with edge safety factor, edge magnetic shear, and when including non-ideal effects. Both stable AE observations and their associated damping rates are found to decrease with |n|. Active antenna excitation is also found to be ineffective in H-mode as opposed to L-mode; this is likely due to the increased edge density gradient's effect on accessibility and ELM-related noise's impact on mode identification. A novel measurement is reported of a marginally stable, edge-localized ellipticity-induced AE probed by the antennas during high-power auxiliary heating (ion cyclotron resonance heating and neutral beam injection) up to 25 MW. NOVA-K kinetic-MHD simulations show good agreement with experimental measurements of f0, γ, and n, indicating the dominance of continuum and electron Landau damping in this case. Similar experimental and computational studies are planned for the recent hydrogen and ongoing tritium campaigns, in preparation for the upcoming DT campaign.

日本語訳

Alfvén固有モード(AE)と高エネルギー粒子の相互作用は、将来のトカマクの成功を左右する多くの重要な因子の一つである。JETでは、25〜250 kHzの周波数と|n| < 20のトロイダルモード数を有する安定なAEを能動的に探査するために、8本の真空容器内アンテナが設置された。2019〜2020年の重水素キャンペーン中に、約800回のプラズマ放電において、約7500個の共鳴とその周波数f0、正味減衰率γ < 0、およびトロイダルモード数が測定された。このデータベースの統計解析から、連続減衰と放射減衰は、エッジ安全係数、エッジ磁気シアの増加に伴い、また非理想効果を含めることによって増大することが推測される。安定なAEの観測とそれに関連する減衰率は、|n|の増加に伴い減少することが見出された。能動アンテナ励起は、Lモードとは対照的にHモードでは非効率的であることも見出された。これは、エッジ密度勾配の増大によるアクセシビリティへの影響と、ELMに関連するノイズがモード同定に及ぼす影響に起因する可能性が高い。最大25 MWの高パワー補助加熱(イオンサイクロトロン共鳴加熱および中性粒子ビーム入射)中に、アンテナによって探査された、限界的に安定なエッジ局在化楕円性AEの新規測定が報告される。NOVA-Kによる運動論的MHDシミュレーションは、この場合のf0、γ、およびnの実験測定と良好な一致を示し、連続減衰と電子ランダウ減衰の優位性を示している。同様の実験的および計算論的研究は、今後のDTキャンペーンに備えて、最近の水素キャンペーンおよび進行中のトリチウムキャンペーンにおいて計画されている。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETAlfvén waveAlfvén eigenmode
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